Etapas de salida Amplificador Operacional

Las etapas de salida también denominadas de potencia son configuraciones especiales localizadas a la salida de un amplificador operacional; estas se emplean para proporcionar cierta cantidad de potencia a una carga con aceptables niveles de distorsión.

Además una etapa de salida debe ser independiente del propio valor de la carga; se debe tener reducido consumo estático de potencia y no limitar la respuesta en frecuencia del amplificador completo.

Las etapas de salida están diseñadas para trabajar con niveles de tensión y corriente elevados. Las aproximaciones y modelos de pequeña señal no son aplicables o deben ser utilizados con mucho cuidado.

Introducción a las etapas de salida del Amplificador Operacional

Sin embargo la linealidad de una etapa es una medida que proporciona la calidad del diseño; en muchas veces caracterizada a través de la distorsión armónica total THD.

Este parámetro es un valor eficaz o rms de las componentes armónicas de la señal de salida; esto sin incluir la fundamental de la entrada, expresada a través del porcentaje en términos de rms respecto a la fundamental. Los equipos de sonido de alta fidelidad tienen un THD inferior a 0.1%.

Otro parámetro importante de una etapa de potencia es su eficiencia; lo que indica el porcentaje de potencia entregada a la carga respecto de la potencia total disipada por la etapa. Un valor alto de eficiencia se traduce en una mayor duración del tiempo de vida de las baterías o en el uso de fuentes de alimentación de bajo coste; además de minimizar los problemas de disipación de potencia y coste del propio transistor de potencia.

Es por ello, que las etapas de salida utilizan transistores de potencia (> 1W) y el uso de aletas refrigeradoras resulta en algunos casos imprescindible.

Clases de etapas de salida del OA

Las etapas de salida están clasificadas a la forma de onda de la corriente de colector del transistor de salida en clase A, clase B, clase AB y clase C. La figura 7.1 ilustra esta clasificación en la etapa clase A (figura 7.1.a), el transistor es polarizado con una corriente en continua de valor ICQ mayor que la corriente alterna de amplitud IC de forma que el periodo de conducción es de 360°C. En contraste, en la clase B (figura 7.1.b) la polarización DC es nula y solo conduce en un semiperiodo de la señal de entrada (180°).

Como se estudiará se estudiará más adelante, existe otro transistor que estará activo en el siguiente semiperiodo alterando las fases. La etapa clase AB (figura 7.1.c) intermedio entre la A y la B, el transistor conduce un ángulo ligeramente superior a 180° y mucho menor que 360°.

En la etapa clase C (figura 7.1.d) conduce ángulos inferiores a 180° y son utilizados en radiofrecuencias; como por ejemplo teléfonos móviles y transmisores de radio y TV.